正常及先天性直腸肛門畸形大鼠盆底結(jié)構(gòu)的磁共振掃描及三維重構(gòu).pdf

1、先天性直腸肛門畸形(AnorectalMalformation,ARMs)是小兒最常見的消化道畸形,是世界衛(wèi)生組織(WorldHealthOrganization,WHO)常規(guī)監(jiān)測的畸形之一,占消化道畸形的1/4,發(fā)病率約為1/5000-1/1500。近30年來,不少學(xué)者對直腸肛門畸形患兒的盆腔結(jié)構(gòu)進行解剖組織學(xué)研究證明,該畸形不僅有直腸肛門本身閉鎖和發(fā)育不全,同時盆底肌肉、骶骨、神經(jīng)和肛周皮膚等均有不同程度的病理學(xué)改變。直腸肛門畸形的

2、位置越高,這種改變越明顯、越嚴重。
　　術(shù)前臨床醫(yī)師對直腸肛門畸形患兒的病理學(xué)分型及相應(yīng)組織器官之間的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)有一個全面清晰的認識,對于患兒的病情認識、手術(shù)方法、入路選擇和預(yù)后有著至關(guān)重要的作用。隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展,傳統(tǒng)的依據(jù)X線平片來確定畸形類型的方法已不能滿足飛速發(fā)展的醫(yī)學(xué)技術(shù)的需要。核磁共振成像(MagneticResonanceImagine,MRI)作為新一代的醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查技術(shù),具有無輻射、軟組織特異性高、成像清晰

3、等特點,在直腸肛門畸形疾病的術(shù)前診斷中的應(yīng)用越來越廣泛。
　　應(yīng)用MRI對ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)進行掃描,能夠從不同角度觀察直腸閉鎖位置的高低、盆底平滑肌的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)及周圍骨盆、泌尿系統(tǒng)表現(xiàn),但均是基于其二維圖像進行分析。隨著對疾病認識的不斷深入,臨床醫(yī)生能夠在三維層面上對ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)進行認識,有助于其更為精準地判斷患兒的病情、制定出更為有效的治療方案。
　　目前ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)的三維重建是基于MRI掃描的二維圖像

4、,從臨床應(yīng)用的結(jié)果來看,盡管采用高場強的磁共振成像儀進行掃描,由于年幼兒,尤其是新生兒盆底部機構(gòu)發(fā)育差,MR影像學(xué)解剖與實際解剖之間存在一定差異。ARM患兒盆底結(jié)構(gòu)病理標本獲取十分困難,為了使ARMs患兒盆底MRI掃描及三維重建模型更加符合真實病理改變,本研究從動物實驗出發(fā),通過致畸Wistar大鼠形成ARMs動物模型,先對該模型進行核磁共振掃描得到其二維結(jié)構(gòu)圖像,進行圖像的初步處理后導(dǎo)入到三維重構(gòu)軟件中,通過圖像分析和組織結(jié)構(gòu)分割,并

5、進行三維結(jié)構(gòu)重建,得到其三維結(jié)構(gòu)模型。同時對同一大鼠同一層面進行系列病理切片,并運用該切片進行三維重建。對比影像圖片與病理切片成像的差異,通過分析冰凍切片補充磁共振成像在顯示直腸肛門畸形動物盆底組織結(jié)構(gòu)方面的不足。進而過渡到臨床實踐中,使ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)的MRI三維成像更接近真實。
　　本研究是第一部分,正常和先天性直腸肛門畸形大鼠盆底結(jié)構(gòu)的MRI掃描及三維結(jié)構(gòu)重建,第二部分將在后續(xù)研究中展開。
　　實驗材料
　　

6、實驗動物:Wistar大白鼠,體重在250~300克之間,由湖北省疾病預(yù)防控制中心實驗動物中心提供。
　　實驗設(shè)備:Bruker4.7T超導(dǎo)型動物磁共振成像儀,由中國科學(xué)院武漢分院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所提供。
　　實驗試劑:乙烯硫脲Ethylenethiourea,ETU(CHNS,Lot.:S24419-426)購自Sigma-Aldrich德國公司。
　　實驗方法
　　在成熟健康Wistar孕鼠妊娠第10天(E

7、10),按125mg/kg經(jīng)胃管給予ETU(濃度為1％,以生理鹽水做溶劑),制作ARMs動物模型,對照組給予等量的生理鹽水。待大鼠E22天左右生產(chǎn)下幼鼠后用解剖學(xué)顯微鏡觀察其肛門外形、尾部發(fā)育情況。選取無肛門的幼鼠20只和正常幼鼠10只分別進行核磁共振掃描,將得到的圖像分別保存。圖像經(jīng)核磁共振醫(yī)師和臨床醫(yī)生共同閱覽,分析正常和ARMs幼鼠盆底結(jié)構(gòu)的差異,通過矢狀位上直腸末端水平與恥骨和第四骶骨連線的關(guān)系將20只實驗組幼鼠分為高位閉鎖和低

8、位閉鎖,高位閉鎖有5例,低位閉鎖有15例。然后將MR圖像輸入到三維重構(gòu)軟件,進行圖像分析、切割、圖像渲染等重建出三維立體結(jié)構(gòu),觀察各盆底器官之間的空間結(jié)構(gòu)和相互之間的聯(lián)系及直腸周圍平滑肌的發(fā)育情況,包括寬度、長度、對稱性等,應(yīng)用軟件測量重建后橫紋肌復(fù)合體(striatedmusclecomplex,SMC)的體積。所有數(shù)據(jù)均以表示,差異比較采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行,實驗組各組與正常組的兩兩相互比較采用SNK-q檢驗,不同組間均數(shù)

9、比較采用t檢驗,P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　結(jié)果
　　1.MRI掃描及圖像分析
　　橫斷位可見對照組腸腔未見直腸擴張,SMC影像形態(tài)較為飽滿,雙側(cè)對稱,SMC厚度平均為321.74±20.41mμ。實驗組高位ARMs幼鼠盆底部尿道、直腸及直腸周圍結(jié)構(gòu)走形紊亂,邊界部分分辨不清,直腸擴張,部分幼鼠SMC纖細或雙側(cè)不對稱,少數(shù)幼鼠可見直腸尿道瘺畸形。實驗組中高位閉鎖組SMC厚度平均為124.46±23.59mμ

10、,低位閉鎖組平均為317.30±25.20mμ。高位與低位、高位與對照組SMC平均厚度比較的p值分別為0.0022、0.0013,按α=0.05,差異顯著;低位與對照組比較p=0.1329,差異不顯著。
　　矢狀位上對照組幼鼠未見腸管擴張,直腸連通肛管與外界相通,PR長度平均為1566.35±285.75μm,EAS長度平均為491.36±33.04μm。實驗組ARMs幼鼠可見直腸充盈形態(tài),閉鎖腸管的最低位,膀胱充盈,部分層面可見

11、直腸末端與尿道相通;直腸末端距離肛門的平均距離高位平均為549.78±42.53μm,低位平均為263.15±43.83μm,p=0.0018,兩者間差異顯著;PR長度高位平均為747.88±134.92μm,低位平均為1689.04±241.44μm;EAS長度高位平均為128.42±45.28μm,低位平均為494.24±55.71μm。PR長度比較高位與低位、高位與對照組p值分別為0.0022,0.0013,有顯著差異,低位與高位

12、相比p=0.1329,無顯著差異;EAS長度比較高位與低位、高位與對照組p值分別為0.0066、0.0058,差異顯著,低位與高位相比p=0.7963,無顯著差異。
　　冠狀位對照組可見SMC兩側(cè)較為對側(cè),未見腸管閉鎖。實驗組見部分ARMs幼鼠SMC兩側(cè)大小不一,甚至部分缺如。直腸末端閉鎖,與尾根部皮膚之間的平均距離高位為555.62±6.68μm,低位平均為261.83±49.70μm,兩者相比p=0.0007,有顯著差異。

13、r>　　2.三維重構(gòu)及恥骨直腸肌的發(fā)育狀況
　　重建出對照組10例和實驗組20例Wistar幼鼠的盆底結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)直腸閉鎖水平可將20例ARMs幼鼠分為5例高位閉鎖、15例低位閉鎖三型。三維重構(gòu)模型可以從任意角度觀察直腸、SMC、尿道、骨盆等結(jié)構(gòu)。在某些高位閉鎖中,可見SMC發(fā)育的不對稱。某些直腸泌尿系瘺也可顯示。
　　結(jié)論
　　1.幼鼠盆底結(jié)構(gòu)的磁共振掃描圖像可以清楚地顯示正常和ARMs幼鼠的盆底組織結(jié)構(gòu),通過磁共